JPS5886789A - 半導体レ−ザ・フオトデイテクタ光集積化素子 - Google Patents
半導体レ−ザ・フオトデイテクタ光集積化素子Info
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- JPS5886789A JPS5886789A JP56184790A JP18479081A JPS5886789A JP S5886789 A JPS5886789 A JP S5886789A JP 56184790 A JP56184790 A JP 56184790A JP 18479081 A JP18479081 A JP 18479081A JP S5886789 A JPS5886789 A JP S5886789A
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- laser
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- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/02—Structural details or components not essential to laser action
- H01S5/026—Monolithically integrated components, e.g. waveguides, monitoring photo-detectors, drivers
- H01S5/0262—Photo-diodes, e.g. transceiver devices, bidirectional devices
- H01S5/0264—Photo-diodes, e.g. transceiver devices, bidirectional devices for monitoring the laser-output
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- H—ELECTRICITY
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- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
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- H01S5/042—Electrical excitation ; Circuits therefor
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- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/20—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers
- H01S5/22—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers having a ridge or stripe structure
- H01S5/2205—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers having a ridge or stripe structure comprising special burying or current confinement layers
- H01S5/2222—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers having a ridge or stripe structure comprising special burying or current confinement layers having special electric properties
-
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- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/20—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers
- H01S5/22—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers having a ridge or stripe structure
- H01S5/227—Buried mesa structure ; Striped active layer
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は埋め込みへテロ構造半導体レーザと。
フォトダイオードおよびフォトコンダクタとからなるフ
ォトディテクタとが同一半導体基板上に集積化された半
導体レーザ・フォトダイオード光集積化素子に関する。
ォトディテクタとが同一半導体基板上に集積化された半
導体レーザ・フォトダイオード光集積化素子に関する。
近年光半導体素子や光ファイバの高品質化が進み、光７
アイμ通信の実用化が進んで、光集積回路という新しい
研究分野が発展しつつある。中でも半導体レーザと受光
素子との集積化は光源の光出力をモニタする必要性から
システム構成上重要である。そのひとつとして本願の発
明者らは特願昭５６−２５８３６号明細書において明ら
かにしたように埋め込みへテロ構造半導体レーザ（以下
ＢＨ−ＬＤと略す。）とＰＮ接合型フォトダイオード（
以下ＦＤと略す。）とを並列に同一基板上に集積化した
光集積化素子を発明した。この光素子においてはＢＨ−
ＬＤの活性層の側面からのレーザ出力光をその横側に形
成されたＰＤによってモニタすることができ、エツチン
グ共振器面を用いるものと比べて、通常のへき開技術に
よってレーザ共振器ｒｋＪヲ形成することができるので
、ＢＨ−ＬＤの性能？全く損なうことがないという特徴
を有している。この光素子にＢＨ−ＬＤに正のバイアス
をかけて電流を流し、レーザ発振させ、ＰＤに外部抵抗
を介して負のバイアスをかけることによシレーザ光出力
をモニタすることができる。しかしながらこの例におい
てはＢ）ｌ−ＬＤの活性層側面からのレーザ散乱光が微
弱であるため、受光感度が必ずしも十分とは言えない。
アイμ通信の実用化が進んで、光集積回路という新しい
研究分野が発展しつつある。中でも半導体レーザと受光
素子との集積化は光源の光出力をモニタする必要性から
システム構成上重要である。そのひとつとして本願の発
明者らは特願昭５６−２５８３６号明細書において明ら
かにしたように埋め込みへテロ構造半導体レーザ（以下
ＢＨ−ＬＤと略す。）とＰＮ接合型フォトダイオード（
以下ＦＤと略す。）とを並列に同一基板上に集積化した
光集積化素子を発明した。この光素子においてはＢＨ−
ＬＤの活性層の側面からのレーザ出力光をその横側に形
成されたＰＤによってモニタすることができ、エツチン
グ共振器面を用いるものと比べて、通常のへき開技術に
よってレーザ共振器ｒｋＪヲ形成することができるので
、ＢＨ−ＬＤの性能？全く損なうことがないという特徴
を有している。この光素子にＢＨ−ＬＤに正のバイアス
をかけて電流を流し、レーザ発振させ、ＰＤに外部抵抗
を介して負のバイアスをかけることによシレーザ光出力
をモニタすることができる。しかしながらこの例におい
てはＢ）ｌ−ＬＤの活性層側面からのレーザ散乱光が微
弱であるため、受光感度が必ずしも十分とは言えない。
本発明の目的は上記の欠点を除去し、ＢＨ−ＬＤと７オ
トコンダクタおよびフォトダイオードからなるフォトデ
ィテクタが並列に配列され、受光感度が向上したＢＨ−
ＬＤ・フォトディテクタ光集積化素子を提供することに
ある。
トコンダクタおよびフォトダイオードからなるフォトデ
ィテクタが並列に配列され、受光感度が向上したＢＨ−
ＬＤ・フォトディテクタ光集積化素子を提供することに
ある。
本発明によれば、活性〜の周囲をよシエネルギーギャ、
プが大きく屈折率が小さい半導体材料でおおわれた埋め
込みへテロ構造半導体レーザと７オトデイテクタとが同
一半導体基板上に集積化された半導体レーザ・フォトデ
ィテクタ光集積化素子において、埋め込みへテロ構造半
導体レーザの活性層よりもエネルギーギヤ、ブの犬きく
ない半導体でなるフォトダイオードとフォトコンダクタ
とよシなるフォトディテクタが埋め込みへテロ構造半導
体レーザのレーザ共振軸に対して垂直な方向の少なくと
も一方の側に形成されてなることを特徴とする半導体レ
ーザ・フォトディテクタ光集積化素子が得られる。
プが大きく屈折率が小さい半導体材料でおおわれた埋め
込みへテロ構造半導体レーザと７オトデイテクタとが同
一半導体基板上に集積化された半導体レーザ・フォトデ
ィテクタ光集積化素子において、埋め込みへテロ構造半
導体レーザの活性層よりもエネルギーギヤ、ブの犬きく
ない半導体でなるフォトダイオードとフォトコンダクタ
とよシなるフォトディテクタが埋め込みへテロ構造半導
体レーザのレーザ共振軸に対して垂直な方向の少なくと
も一方の側に形成されてなることを特徴とする半導体レ
ーザ・フォトディテクタ光集積化素子が得られる。
以下実施例を壓す図面を参照しつつ本発明を説明する。
第１図は本発明による光集積化素子の断面図である。こ
のような素子を得るには、まず（００１）ｎ−ＩｎＰ基
板１０１上にｎ−ＩｎＰバッファ層１０２、発光波長１
．３μｍに対応するＩ ｎ６？ｔＧ ８６３ｇ Ａ Ｂ
ＯＪＩ Ｐ６）＊活性層１０３、ｐ−ＩｎＰクラッド層
１０４、発光波長１．４４ｍに対応するノンドープ”＠
Ｕ Ｇａ６３＠ ＡＳＯＪＩ Ｐ（１，１８層１０５（
厚さ２μｍ）を順次積層させた半導体つ工７アに通常の
７オトレジスト技術によ、り、＜１１０＞方向に平行に
ＢＨ−ＬＤ用のメチストライプ１０６およびフォトディ
テクタ用のメサストライプ１０７を形成する。この際フ
ォトコンダクタとなるノンドーグＩｎ６１１１０ｍ、、
Ａｓ、）、、 ＰｔＩＪＩ層１０５はＩ ｎ６．ｑ
Ｇａ６３＠ Ａ’％ｎｔＰ６Ｊ。活性層１０３よシもエ
ネルギーギャップの小さな半導体材料から成っておｆｉ
、ＢＨ−ＬＤ用メサストライプの上ｉ１［ｉＦｉこのＩ
ｎ６ＪＩＧｇ、）、 Ａ”ＩＩＪＩ Ｐ（ＬＳＩ層１０
５を含まないことが必ヤである。このようにメサストラ
イプを形成した半導体ウェファに埋め込み成長を行ない
、ｐ−ＩｎＰ電流プロ、り層１０８、ｎ−ＩｎＰ［流ブ
ロック７１１０９を２つのメサストライプの上面のみ積
層しないｉうに、またｐ−ＩｎＰ埋め込み層１１０、発
光波長１．１μｍ組成のｎ−Ｉｎａ、。
のような素子を得るには、まず（００１）ｎ−ＩｎＰ基
板１０１上にｎ−ＩｎＰバッファ層１０２、発光波長１
．３μｍに対応するＩ ｎ６？ｔＧ ８６３ｇ Ａ Ｂ
ＯＪＩ Ｐ６）＊活性層１０３、ｐ−ＩｎＰクラッド層
１０４、発光波長１．４４ｍに対応するノンドープ”＠
Ｕ Ｇａ６３＠ ＡＳＯＪＩ Ｐ（１，１８層１０５（
厚さ２μｍ）を順次積層させた半導体つ工７アに通常の
７オトレジスト技術によ、り、＜１１０＞方向に平行に
ＢＨ−ＬＤ用のメチストライプ１０６およびフォトディ
テクタ用のメサストライプ１０７を形成する。この際フ
ォトコンダクタとなるノンドーグＩｎ６１１１０ｍ、、
Ａｓ、）、、 ＰｔＩＪＩ層１０５はＩ ｎ６．ｑ
Ｇａ６３＠ Ａ’％ｎｔＰ６Ｊ。活性層１０３よシもエ
ネルギーギャップの小さな半導体材料から成っておｆｉ
、ＢＨ−ＬＤ用メサストライプの上ｉ１［ｉＦｉこのＩ
ｎ６ＪＩＧｇ、）、 Ａ”ＩＩＪＩ Ｐ（ＬＳＩ層１０
５を含まないことが必ヤである。このようにメサストラ
イプを形成した半導体ウェファに埋め込み成長を行ない
、ｐ−ＩｎＰ電流プロ、り層１０８、ｎ−ＩｎＰ［流ブ
ロック７１１０９を２つのメサストライプの上面のみ積
層しないｉうに、またｐ−ＩｎＰ埋め込み層１１０、発
光波長１．１μｍ組成のｎ−Ｉｎａ、。
”ｅ、ｔｓ ＡＳａＪ自ｐｏｘ’ｒ電極層１１１を全面
にわたって連続して成長させる。この光素子ではＢＨ−
ＬＤ１５１と７オトテイテクタ１５２とがプロトン注入
絶縁化層１１４によって電気的に絶縁されており、ＢＨ
−ＬＤ １５１に正のバイアスをかけて電流を流し、レ
ーザ発振させ、フォトディテクタ１５２に外部抵抗を介
して負のバイアス電圧をかけることにより、レーザ出力
光をモニタすることができた。
にわたって連続して成長させる。この光素子ではＢＨ−
ＬＤ１５１と７オトテイテクタ１５２とがプロトン注入
絶縁化層１１４によって電気的に絶縁されており、ＢＨ
−ＬＤ １５１に正のバイアスをかけて電流を流し、レ
ーザ発振させ、フォトディテクタ１５２に外部抵抗を介
して負のバイアス電圧をかけることにより、レーザ出力
光をモニタすることができた。
本発明の実施例においては、フォトコンダクタ１５２Ｆ
ｉＰＮ接合型のＰＤと光を照射していないときには抵抗
の簡い低不純物ａ度のフォトコンダクタとの直列接続に
よって成シ、このようにＰＤの真上にフォトコンダクタ
を形成したことにより。
ｉＰＮ接合型のＰＤと光を照射していないときには抵抗
の簡い低不純物ａ度のフォトコンダクタとの直列接続に
よって成シ、このようにＰＤの真上にフォトコンダクタ
を形成したことにより。
微弱なレーザの散乱光をさらにＩ＆度よく受光すること
ができた。
ができた。
なお本発明の実施例においてはＩｎＰを基板とする波長
１μｍ帯の光半導体素子を示したが、この材料系に限る
ことなく、他の材料を用いても何ら差しつかえない。ま
た電流ブロック層としてＩｎＰのかわシに活性層よシも
エネルギーギヤ、プの大きなＩｎＧａＡｓＰ層を用いて
もよく、その場合にはこの屑が光ガイド層としての役割
をし、受光効率がさらに向上するものと期待できる。
１μｍ帯の光半導体素子を示したが、この材料系に限る
ことなく、他の材料を用いても何ら差しつかえない。ま
た電流ブロック層としてＩｎＰのかわシに活性層よシも
エネルギーギヤ、プの大きなＩｎＧａＡｓＰ層を用いて
もよく、その場合にはこの屑が光ガイド層としての役割
をし、受光効率がさらに向上するものと期待できる。
本発明の％徴は、ＨＨ−ＬＤと７オトデイテクタとを並
列に配置した光集積化素子において、フォトディテクタ
がＰＮ接合型のＰＤと、フォトコンダクタよシ成ること
であ、９、ＰＤＫ直列に７オトコンダクタを形成したた
めに受光感ｅを向上することができた。
列に配置した光集積化素子において、フォトディテクタ
がＰＮ接合型のＰＤと、フォトコンダクタよシ成ること
であ、９、ＰＤＫ直列に７オトコンダクタを形成したた
めに受光感ｅを向上することができた。
第１図は本発明による光集積化素子の素子断面図である
。 図中１０１１ｉｎ−ＩｎＰ基板、１０２はｎ−ＩｎＰバ
ッファ層、１０３はＩ ｎ６．ｑ Ｇ ｍ（１，ＨＡ
ＩＩＩＪＩ Ｐ６ｇ活性層。 １０４はｐ−ＩｎＰクラッド層、１０５はフォトコンダ
クタとなるノンドープＩ ｎｏＪｔ Ｇ ａＯＭ Ａ
１（Ｌｌｌ Ｐｏ、１１層、１０６Ｆｉ、Ｂ）ｉ−ＬＤ
用のメサストライプ、１０７は７オトデイテクタ用のメ
サストライプ、１０８ｉｊｐ−１ｎＰ＠１流プロ、り層
、１０９はｎ−ＩｎＰ電流プロ、り層、１１０はｐ−Ｉ
ｎＰ埋め込み層、１１１Ｆ′ｉ、ｎ Ｉ ｎ６１１
Ｇ ａＯ，ｔｌ Ａ ８６３１ Ｐ６ｊｙ電極層、１１
２，１１３はＺｎ拡散層、１１４はプロトン注入絶縁化
層、１１５はＳｉｎ、絶縁膜、１１６．１１７はｐ形オ
ーミ、り電極、１１８はｎ形オーミック電極である。
。 図中１０１１ｉｎ−ＩｎＰ基板、１０２はｎ−ＩｎＰバ
ッファ層、１０３はＩ ｎ６．ｑ Ｇ ｍ（１，ＨＡ
ＩＩＩＪＩ Ｐ６ｇ活性層。 １０４はｐ−ＩｎＰクラッド層、１０５はフォトコンダ
クタとなるノンドープＩ ｎｏＪｔ Ｇ ａＯＭ Ａ
１（Ｌｌｌ Ｐｏ、１１層、１０６Ｆｉ、Ｂ）ｉ−ＬＤ
用のメサストライプ、１０７は７オトデイテクタ用のメ
サストライプ、１０８ｉｊｐ−１ｎＰ＠１流プロ、り層
、１０９はｎ−ＩｎＰ電流プロ、り層、１１０はｐ−Ｉ
ｎＰ埋め込み層、１１１Ｆ′ｉ、ｎ Ｉ ｎ６１１
Ｇ ａＯ，ｔｌ Ａ ８６３１ Ｐ６ｊｙ電極層、１１
２，１１３はＺｎ拡散層、１１４はプロトン注入絶縁化
層、１１５はＳｉｎ、絶縁膜、１１６．１１７はｐ形オ
ーミ、り電極、１１８はｎ形オーミック電極である。
Claims (1)
- 活性層の周囲をよシエネルギーギャ、プが大きく屈折率
が小さい半導体材料でおおわれた埋め込みへテロ構造半
導体レーザと７オトテイテクタとが同一半導体基板上に
集積化された半導体レーザ・フォトディテクタ光集積化
素子において、前記埋め込みへテロ構造半導体レーザの
活性〜よりもエネルギーギャップの大きくない半導体で
なるフォトダイオードと７オトコンダクタとよりなる前
記フォトディテクタが、前記埋め込みへテロ構造半導体
レーザのレーザ共振軸に対して垂直外方向の少々くとも
一方の側に形成されてなることを特徴とする半導体レー
ザ・フォトディテクタ光集積化素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56184790A JPS5886789A (ja) | 1981-11-18 | 1981-11-18 | 半導体レ−ザ・フオトデイテクタ光集積化素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56184790A JPS5886789A (ja) | 1981-11-18 | 1981-11-18 | 半導体レ−ザ・フオトデイテクタ光集積化素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5886789A true JPS5886789A (ja) | 1983-05-24 |
| JPS6320398B2 JPS6320398B2 (ja) | 1988-04-27 |
Family
ID=16159333
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56184790A Granted JPS5886789A (ja) | 1981-11-18 | 1981-11-18 | 半導体レ−ザ・フオトデイテクタ光集積化素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5886789A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4948753A (en) * | 1984-03-27 | 1990-08-14 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Method of producing stripe-structure semiconductor laser |
| US5075239A (en) * | 1989-03-30 | 1991-12-24 | Alcatel N.V. | Method of making monolithic integrated optoelectronic modules |
| US5086004A (en) * | 1988-03-14 | 1992-02-04 | Polaroid Corporation | Isolation of layered P-N junctions by diffusion to semi-insulating substrate and implantation of top layer |
-
1981
- 1981-11-18 JP JP56184790A patent/JPS5886789A/ja active Granted
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4948753A (en) * | 1984-03-27 | 1990-08-14 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Method of producing stripe-structure semiconductor laser |
| US5086004A (en) * | 1988-03-14 | 1992-02-04 | Polaroid Corporation | Isolation of layered P-N junctions by diffusion to semi-insulating substrate and implantation of top layer |
| US5075239A (en) * | 1989-03-30 | 1991-12-24 | Alcatel N.V. | Method of making monolithic integrated optoelectronic modules |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6320398B2 (ja) | 1988-04-27 |
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